JP2008302442A - 空気圧工具 - Google Patents

Abstract

【課題】排気抵抗を減少させ、排気の断熱膨張による凍結などを防止する。
【解決手段】工具本体１内に打撃シリンダ２と打撃ピストン３とドライバ４とエアチャンバ７と、エアチャンバ７内の圧縮空気を打撃シリンダ２に対して開閉するメインバルブ１０とを設け、工具本体１の下部には上記ドライバ４を案内するとともにファスナーを射出する射出口を有するノーズ部５を設けた空気圧工具において、メインバルブ１０を打撃シリンダ２の上端部の外周側に配置し、打撃シリンダ２の外周にシリンダハウジング１５を設けるとともに、該シリンダハウジング１５の側部に沿って環状の排気空間を有する排気路１８を形成し、排気路１８の上部を打撃シリンダ２とメインバルブ１０との間から打撃シリンダ２の上端に連通させ、排気路１８の下部を工具本体１の外部に開口する排気口２６に接続させた。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気圧工具に関し、特に全高を低く抑えるとともに、排気構造を簡素化して排気を良好にする空気圧工具に関する。

釘打機やネジ打ち機などの空気圧工具は圧縮空気を動力源としてシリンダ・ピストン機構を駆動して打込み作動するものであるが、打込み作動後は圧縮空気を排気しなければならない。排気系統における管路として様々な構造のものがある。例えば、排気管路を工具本体とは別にパイプで形成したものが知られている（特許文献１参照）。また、ヘッドバルブを採用した空気圧工具において、排気をヘッドバルブ上部の排気孔を通して工具の側方に誘導して排出する管路構造を備えるものが知られている（特許文献２参照）。さらに、可動式のシリンダ構造を採用することにより、排気管路はグリップから後方排気としたものも知られている。

ところで、昨今の空気圧工具は超高圧（４〜４．２ＭＰａ以下の最高使用圧力）の圧縮空気を動力源として使用することにより高出力化される傾向にある。超高圧を使用することができれば、大きな出力が得られるから、工具本体を小型化することができ、取り扱いや操作が容易になるという効果が期待できるが、従来にはない問題に対する解決手段も課題となる。例えば、空気圧工具の排気系統も超高圧使用の対応機能を備えることが求められ、このための最適な排気管路の選択や改良が必要とされる。上述の特許文献１に記載の発明の空気圧工具のパイプからなる排気管路においては、パイプ管路には管路抵抗の増大によって排気効率が低いという特有の問題があるが、超高圧の圧縮空気を排気するときは、排気圧はかなり高いものになり、排気量も増大するので、これにどのように対応するかが課題となる。

しかも、圧縮空気を供給するエアコンプレッサ等のエア供給装置は、大気中の空気を圧縮するものであるため、大気中の水分がエアタンク内に取り込まれ、さらにエアホースを介して空気圧工具のエアチャンバ内に送り込まれ、これが排気中にも含まれることになる。ところが、超高圧の排気が排気口から排出されるときに、空気が断熱膨張により冷却するので、排気中の水分が凍結現象を起すおそれがある。水分が凍結すると、その分排気管路の断面積を小さくするので、排気の流れが悪くなり、さらなる管路抵抗の増大を招き、打撃ピストンのリターン不良が発生する可能性がある。したがって、超高圧の圧縮空気を使用するためには改良が必要とされる。

このように、超高圧使用に対処するためには、例えばパイプ径を太くしたり、複数のパイプを設けるなどして排気容量の増大を図ることが考えられる。また、超高圧使用においては排気口における断熱膨張により排気中の水分の凍結現象を防止するための凍結防止装置の導入も必要となる。
特開２００３−２３６７６８号公報 特開平８−３３６７６８号公報

しながらこのような対策は、結果的に工具の重量増加を招き、また部品数の増加や構造の複雑化を招き、コストの増大を招来することになる。

本発明は上記問題点を解消し、工具本体の全高を低く抑えて全体を小型化することができるとともに、排気系統における排気管路の構造と排気口の配置等に格別の工夫を施すことにより排気抵抗を減少させることができ、しかも排気の断熱膨張による凍結などの問題点を効果的に防止することができる空気圧工具を提供するものである。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、工具本体内に打撃シリンダと、打撃シリンダ内に摺動可能に収容された打撃ピストンと、打撃ピストンと一体に結合したドライバと、上記打撃シリンダの上端開放部に圧縮空気を供給するエアチャンバと、該エアチャンバ内の圧縮空気を打撃シリンダに対して開閉するメインバルブとを設け、工具本体の下部には上記ドライバを案内するとともにファスナーを射出する射出口を有するノーズ部を設けた空気圧工具において、上記メインバルブを上記打撃シリンダの上端部の外周側に配置し、上記打撃シリンダの外周にシリンダハウジングを設けるとともに、該シリンダハウジングの側部に沿って環状の排気空間を有する排気路を形成し、該排気路の上部を打撃シリンダとメインバルブとの間から打撃シリンダの上端に連通させ、上記排気路の下部を工具本体の外部に開口する排気口に接続させたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、上記排気路の排気口は、上記打撃シリンダの下端で上記打撃ピストンの下面を受けるバンパの近傍に配置したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、上記排気路の下端は、上記バンパの近傍で排気路の排気方向と略直角に屈曲形成された排気管路に接続し、上記屈曲部分にはフィルタが取付けられていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項２又は３において、上記排気口の外側はフィルタ付きの排気カバーにより覆われていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、エアチャンバ内の圧縮空気を打撃シリンダに対して開閉するメインバルブを打撃シリンダの上端部の外周側に配置したので、従来の打撃シリンダの上方にメインバルブを配置した構成と比較して全高を低く抑えることができる。したがって、工具全体をより小型化することができる。

また、上記打撃シリンダの外周にシリンダハウジングを設けるとともに、該シリンダハウジングの側部に沿って環状の排気空間を有する排気路を形成したから、排気路の容積は通常の排気管路に比べて大きい。したがって、打撃シリンダの上端開放部からの排気は、容積の大きい環状空間から排出されることになり、排気抵抗が小さく、排気が迅速に行われるので、打撃ピストンのリターン作動が円滑かつ迅速に行われる。したがって、超高圧の使用に十分に耐えられる。

さらに、排気路をシリンダハウジングの側部に沿って設けたので、工具本体に排気路を形成する必要がない。このため、工具本体が単純構造となり、超高圧でも十分な耐圧が確保できるとともに、工具本体のシリンダキャップ等に排気のための加工を施して一部分を外方に突出させる必要がないので、取り付けのための方向性がなくなる。したがって、ボルト等で固定する構造も簡単に採用できるので、取り付け性も向上する。

請求項２に係る発明によれば、排気路の排気口は、打撃シリンダの下端で打撃ピストンの下面の衝撃を受けるために高温になりやすいバンパの近傍に配置されているので、排気口から排出される排気の断熱膨張による冷却で該排気口が凍結するという現象の発生は効果的に抑えられ、したがって凍結によるリターン不良等の不具合の発生は解消される。また、バンパの温度上昇は排気の冷却により抑制されるので、バンパの熱損傷が抑えられる。このように２つの問題が互いに解消するように影響し合うので、耐久性を向上させることができる。

請求項３に係る発明によれば、上記排気路の下端は、上記バンパの近傍で排気路と略直角に屈曲形成された排気管路に接続し、上記屈曲部分にはフィルタが取り付けられているから、排気に含まれている水分は屈曲部分でフィルタに捕捉されやすい。そして、バンパの温度上昇によりフィルタが加熱され、該フィルタを通過する排気中の水分が蒸発除去されるので、排気口における凍結現象はより効果的に阻止される。

請求項４に係る発明によれば、排気口の外側はフィルタ付きの排気カバーにより覆われているので、排気圧力が減圧され、また排気音の減音が図られるので、工具使用における安全性の向上が図られる。

以下、本発明の実施形態を釘打機の例について図１〜図６に基づいて説明する。

図１〜図３に示される釘打機は、超高圧仕様の空気圧工具で、工具本体１内に打撃シリンダ２と打撃ピストン３からなる駆動部を備えており、打撃ピストン３にドライバ４を一体に結合し、打撃ピストン３を駆動してドライバ４により釘打機の工具本体１のノーズ部５内の射出部に供給された釘を打ち出すものである。

釘打機の工具本体１には、グリップ部６を介して図示されないコンプレッサ等の圧縮空気供給源から供給された圧縮空気を貯留するエアチャンバ７が形成されており、トリガレバーを操作して起動バルブ８（公知のものでよい）を作動させると、後述のメインバルブ１０が作動し、エアチャンバ７を打撃シリンダ２の上端開放部に対して開くことで、圧縮空気が打撃シリンダ２内の打撃ピストン３の上面に供給され、これにより打撃ピストン３が下動してドライバ４が釘を打撃して打ち出すように構成されている。

工具本体１は、上部ボディ１ａと下部ボディ１ｂからなり、上部ボディ１ａは上部が閉鎖状態で下部が開口されてシリンダキャップを構成しており、下部ボディ１ｂは上部および下部が開口した筒状をなし、上下部両ボディは、下部ボディ１ｂ上部の大きな開口の内周に上部ボディ１ａの下部外周が嵌め込まれている。

また、上記メインバルブ１０は上記打撃シリンダ２の上端部の外周側に上下動可能に配置されている。通常はバネ１１のバネ力により上方に付勢されて上死点位置にあり、エアチャンバ７と打撃シリンダ２の上端開放部とを遮断している。そして、トリガレバーの操作によって起動バルブ８が作動すると、メインバルブ１０の下室１２内の圧縮空気が排気されるので、バネ１１のバネ力よりもメインバルブ１０の上端面に作用する空気圧の方が勝り、メインバルブ１０が下方に移動する（図３、図５参照）。これにより、上述のように、エアチャンバ７内の圧縮空気は打撃シリンダ２の上端開放部に対して開き、圧縮空気が打撃シリンダ２内の打撃ピストン３の上面に供給されるのである。

次に、工具本体１の内部には打撃シリンダ２が配置され、打撃シリンダ２の下方には、円筒状のバンパ収納部１３が設けられ、バンパ収納部１３には打撃ピストン３の下面を受けて打撃ピストン３の衝撃を緩和するための環状のバンパ１４が配置されている。また、打撃シリンダ２の外周には円筒状のシリンダハウジング１５が同心的に配置されている。シリンダハウジング１５は上部シリンダハウジング１５ａと下部シリンダハウジング１５ｂとからなり、下部シリンダハウジング１５ｂと打撃シリンダ２との間にはブローバックチャンバ１６が設けられている。ブローバックチャンバ１６は、打撃ピストン３が下方に駆動されたときに打撃ピストン３の下方で圧縮された空気の一部が打撃シリンダ２の連通孔１７（逆止弁付き）から送り出された圧縮空気を貯留するとともに、打撃ピストン３の下面に作用するように構成されている。打込み終了後に打撃ピストン３の上方に供給された駆動用の圧縮空気が排気されることで、打撃ピストン３の上面と下面に対する圧縮空気の圧力が逆転し、打撃ピストン３を上死点まで上昇復帰させるのである。

次に、シリンダハウジング１５の側部に沿って環状の排気空間を有する排気路１８が形成されている。すなわち、図１、図５に示されるように、打撃シリンダ２と上部シリンダハウジング１５ａとの間には環状の上部排気路１８ａが形成され、また下部シリンダハウジング１５ｂと工具本体１との間にも環状の下部排気路１８ｂが形成されている。さらに、打撃シリンダ２とメインバルブ１０との間にも上端排気路１８ｃが環状に形成されている。上部排気路１８ａは上部シリンダハウジング１５ａの内周側に沿って、また下部排気路１８ｂは下部シリンダハウジング１５ｂの外周側に沿って設けられているので、図１及び図２に示されるように、上部排気路１８ａは下部排気路１８ｂよりも小径になっている。さらに、上部シリンダハウジング１５ａの下端部と下部シリンダハウジング１５ｂの上端部との間に形成された空間部２０を介して連続している。

上端排気路１８ｃは、エアチャンバ７が図１のように閉じているときは、図４（ａ）に示すように、打撃シリンダ２とメインバルブ１０との間から打撃シリンダ２の上端開放部に連通している。これに対し、打込み作動時にメインバルブ１０が下方に移動してエアチャンバ７を打撃シリンダ２に開いたときは、図５のようにメインバルブ１０の内側上端部２１が打撃シリンダ２の上部外周に設けられた環状膨突部のＯリング２２に当接するので、上端排気路１８ｃは遮断される。

また、図６に示されるように、下部排気路１８ｂの下端部は工具本体１の外部に開口する排気管路２４に連続している。すなわち、下部排気路１８ｂの下端部はバンパ収納部１３の外周側にやや幅広の環状空間として形成されている。この空間の外周には図４（ｃ）に示されるように、さらに間隔をおいて複数の幅広部２３が形成されている。

そして、工具本体１の側壁には排気管路２４が貫通形成され、排気管路２４の一端は上記下部排気路１８ｂの下端部に接続している。排気管路２４は下部排気路１８ｂと略直角に屈曲形成され、この屈曲部分には水分を吸収するスポンジ状のフィルタ２５が取り付けられている。また、排気管路２４の端部の排気口２６の開口端には排気カバー２７が取り付けられている。また、上記下部排気路１８ｂの下端部と排気カバー２７の内側にはそれぞれフィルタ２８が取り付けられている。

ここで、本実施形態の空気圧工具である釘打機の作動について説明する。

釘打ち込みのためにトリガレバーを操作して起動バルブ８を作動させると、図３に示すようにメインバルブ１０の下室１２の圧縮空気がエア管路２９を通じて起動バルブ８から排気されるので、エアチャンバ７内の圧縮空気がメインバルブ１０の上面に作用し、図３及び図５に示されるように、メインバルブ１０はバネ１１に抗して下方に開き作動するので、エアチャンバ７内の圧縮空気が打撃シリンダ２内に供給され、打撃ピストン３が駆動されて釘打込みが行われる。その後、トリガレバーを解放すると、起動バルブ８の作動により上記エア管路２９を通じてメインバルブ１０の下室１２に圧縮空気が供給されるので、メインバルブ１０の上下に対する力の差が逆転してメインバルブ１０が図２のように上方に閉じ作動する。これと同時に上端排気路１８ｃの遮断が解除され、打撃シリンダ２内の圧縮空気はその上端開放部から上端排気路１８ｃ、上部排気路１８ａ、下部排気路１８ｂを通り、さらに排気管路２４を経て排気口２６から排気される。

また、上記排気作動によって打撃シリンダ２内の圧縮空気が排出されると、打撃シリンダ２内で打撃ピストン３の上面に対する空気圧が減圧するが、これに対して打撃ピストン３の下面にはブローバックチャンバ１６からの圧縮空気が作用するから打撃ピストン３の上下面に対する差圧が逆転し、打撃ピストン３は戻り作動し、次の釘打ちのための準備がなされる。

釘打機は上述の構成を備えるので、以下のような作用効果を奏する。

まず、エアチャンバ７内の圧縮空気を打撃シリンダ２に対して開閉するメインバルブ１０を打撃シリンダ２の上端部の外周側に配置したので、従来のように打撃シリンダ２の上方に配置する構成と比較して全高を低く抑えることができる。

さらに、排気路１８をシリンダハウジング１５の側部に沿って設けたので、シリンダキャップに排気路１８を形成する必要がない。このため、シリンダキャップに方向性が必要なく、単純構造となり、超高圧でも十分な耐圧が確保できるとともに、ボルト等で固定できるので、取り付け性も向上する。

また、上記打撃シリンダ２の外周にシリンダハウジング１５を設けるとともに、該シリンダハウジング１５の側部に沿って形成された環状の排気空間を有する排気路１８から排気させる構成であり、このような構造の排気路１８の容積は大きいから、排気抵抗が小さく排気が迅速に行われるので打撃ピストン３のリターン作動が円滑になされる。

さらにまた、圧縮された排気は、急に大気に放出されることで断熱膨張して急冷され、排気中の水分が凍結する恐れがある。上記実施形態においても、排気口２６は大気に開放されているので、断熱膨張により急速に温度が低下するが、排気路１８の下端と排気口２６がバンパ１４とブローバックチャンバ１６８の近傍位置に設けられ、バンパ１４の温度上昇により、またブローバックチャンバ１６内の空気の断熱圧縮による温度上昇で排気口２６の近傍が熱くなるから、排気路１８における凍結現象を効果的に抑えることができる。したがって凍結によるリターン不良等の不具合の発生は解消されるとともに、バンパ１４の温度上昇は排気の冷却により抑制されるので、バンパ１４の熱損傷が抑えられる。このように２つの問題が互いに解消するように影響し合うので、耐久性を向上させることができる。

また、上記排気路１８の下端は、上記バンパ１４の近傍で排気路１８と略直角に屈曲形成された排気管路２４に接続し、上記屈曲部分にはスポンジ状のフィルタ２５が取り付けられているから、排気に含まれている水分は屈曲部分でフィルタ２５に捕捉されやすい。そして、バンパ１４の温度上昇によりフィルタ２５が加熱され、該フィルタ２５を通過する排気中の水分が蒸発除去されるので、排気口２６における凍結現象はより効果的に阻止される。したがって、排気路１８の凍結によるリターン作動の不良による不具合の発生を有効に防止することができる。

排気口２６の外側はフィルタ２８付きの排気カバー２７により覆われているので、フィルタ２８により排気圧力が減圧されるとともに、排気音の減音が図られ、また工具使用における安全性の向上が図られる。

以上のように、使用する空気圧が高圧になるほど耐圧や排気量や水分の凍結の問題が深刻になるが、これらは全て上述のようにクリアされているので、上記構成の空気圧工具は超高圧用のものとして好適である。

なお、上述の空気圧工具の実施形態は、釘を打ち出すものであるが、これに限定されず、打ち込みネジなどのファスナーも含まれるものとする。

本発明の釘打機の側面図 図１のＡ−Ａ線上の拡大断面図 図２のＢ−Ｂ線上の拡大断面図 （ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ図２のＸ−Ｘ線、Ｙ−Ｙ線及びＺ−Ｚ線上の断面図 図３の上部の拡大図 図２の下部の拡大図

符号の説明

１ 工具本体
２ 打撃シリンダ
１０ メインバルブ
１５ シリンダハウジング
１８ 排気路
２６ 排気口

Claims (4)

1. 工具本体内に打撃シリンダと、打撃シリンダ内に摺動可能に収容された打撃ピストンと、打撃ピストンと一体に結合したドライバと、上記打撃シリンダの上端開放部に圧縮空気を供給するエアチャンバと、該エアチャンバ内の圧縮空気を打撃シリンダに対して開閉するメインバルブとを設け、工具本体の下部には上記ドライバを案内するとともにファスナーを射出する射出口を有するノーズ部を設けた空気圧工具において、
   上記メインバルブを上記打撃シリンダの上端部の外周側に配置し、上記打撃シリンダの外周にシリンダハウジングを設けるとともに、該シリンダハウジングの側部に沿って環状の排気空間を有する排気路を形成し、該排気路の上部を打撃シリンダとメインバルブとの間から打撃シリンダの上端に連通させ、上記排気路の下部を工具本体の外部に開口する排気口に接続させた
   ことを特徴とする空気圧工具。
2. 上記排気路の排気口を、上記打撃シリンダの下端で上記ピストンの下面を受けるバンパの近傍に配置したことを特徴とする、請求項１に記載の空気圧工具。
3. 上記排気路の下端は、上記バンパの近傍で上記排気路と略直角に屈曲形成された排気管路に接続し、上記屈曲部分にはフィルタが取付けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の空気圧工具。
4. 上記排気口の外側はフィルタ付きの排気カバーにより覆われていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の空気圧工具。

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